20192020年高考一轮课程化学全国通用版晶体结构与性质教案

2019年高考一轮复习晶体结构与性质教材版本全国通用课时说明（建议）2课时知识点晶体结构与性质复习目标1、了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。2、了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。3、了解分子晶体结构与性质的关系。4、了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。5、理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。6、了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。复习重点1、理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。复习难点不同晶体结构与性质关系的思维建立一、自我诊断知己知彼1、（2017年高考新课标Ⅰ节选）钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：（1）K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是。（2）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a=0.446nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为nm，与K紧邻的O个数为。（3）在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于位置，O处于位置。2、（2017年高考新课标Ⅲ节选）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm，则r（O2﹣）为nm．MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a'=0.448nm，则r（Mn2+）为nm．3、（2017年高考海南卷节选）ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途．回答下列问题：（1）碳的一种单质的结构如图（a）所示．该单质的晶体类型为，原子间存在的共价键类型有，碳原子的杂化轨道类型为．（2）四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图（b）所示．①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是．②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律，可推断：依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性、共价性．（填“增强”“不变”或“减弱”）（3）碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图（c）所示．K位于立方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为；其晶胞参数为1.4nm，晶体密度为g•cm﹣3．【参考答案】1、（1）K的原子半径较大，且价电子较少，金属键较弱；（2）0.315；12；（3）体心；棱心；2、0.148；0.076；3、（1）混合晶体；σ键、π键；sp2；（2）①SiX4属于分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高；②减弱；增强；（3）K3C60；2.0。【解析】1、（1）基态K原子核外有4个电子层，最高能层为第四层，即N层，最外层电子为4s1电子，该能层电子的电子云轮廓图形状为球形，K和Cr属于同一周期，K的原子半径较大，且价电子较少，金属键较弱，则金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，故答案为：K的原子半径较大，且价电子较少，金属键较弱；（2）K与O间的最短距离为面对角线的一半，则K与O间的最短距离为×0.446nm=0.315nm，O位于面心，K位于顶点，1个顶点为12个面共有，即与K紧邻的O个数为12个，故答案为：0.315；12；（3）在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，个数为8×=1，则K也为1个，应位于体心，则O位于棱心，每个棱为4个晶胞共有，则O个数为12×=3，故答案为：体心；棱心。2、因为O2﹣是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2﹣半径的4倍，即4r=a，解得r=nm=0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，晶胞参数=2r（O2﹣）+2r（Mn2+），则r（Mn2+）==0.076nm。故答案为：0.148；0.076。3、（1）碳的一种单质的结构如图（a）所示，应为石墨，属于混合型晶体，在石墨晶体中，同层的每一个碳原子以sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成片层结构，在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，其中有一个2p电子．这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键．故答案为：混合晶体；σ键、π键；sp2；（2）①四卤化硅的沸点逐渐升高，为分子晶体，沸点与相对分子质量有关，相对分子质量越大，沸点越高，故答案为：SiX4属于分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高；②PbX2的沸点逐渐降低，其中PbF2为离子晶体，PbBr2、PbI2为分子晶体，可知依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性减弱、共价性增强；故答案为：减弱；增强。（3）K位于棱和体心，晶胞中的个数为12×+9=12，C60位于定点和面心，个数为8×+6×=4，化学式为K3C60，则晶胞的质量为g，其晶胞参数为1.4nm=1.4×10﹣7cm，则体积为（1.4×10﹣7）3cm3，所以密度为=2.0g•cm﹣3，故答案为：K3C60；2.0。二、温故知新夯实基础知识点或能力点讲解（建议用思维导图呈现知识之间的关系）（一）晶体的常识1、晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性两者区别方法间接方法看是否有固定的熔点科学方法对固体进行X射线衍射实验2、得到晶体的途径(1)熔融态物质凝固。(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。(3)溶质从溶液中析出。3、晶胞(1)概念：描述晶体结构的__基本单元__。(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置①无隙：相邻晶胞之间没有__任何间隙__。②并置：所有晶胞__平行__排列、__取向__相同。(3)晶胞中粒子数目的计算——均摊法晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n。归纳总结：“均摊法”原理及其注意事项注意事项：(1)基本原理(适用长方体晶胞)(2)注意事项①在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞共有。②在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。4、晶体中常见的四种计算（1）计算1个晶胞中的粒子数目例如：NaCl晶胞(如图)Na＋的数目为8×18＋6×12＝4Cl－的数目为12×14＋1＝4非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用均摊法，其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如，石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为13，那么每一个六边形实际有6×13＝2个碳原子。（2）计算原子晶体中共价键的数目例如：在金刚石晶体中，每个C参与了4个C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半。因此，平均每一个碳原子形成共价键的数目为4×12＝2。则1mol金刚石中碳碳键的数目为2NA。（3）化学式计算运用均摊法计算出一个晶胞中的粒子数目，然后再求其比值，得出化学式。例如：元素Cu的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，晶胞中有4个铜原子，4个氯原子，化学式为CuCl。（4）计算晶体密度和晶体中微粒间距离①计算晶体密度的方法若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg(M为微粒的相对“分子”质量)；又1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积)，则1mol晶胞的质量为ρa3NAg，因此有xM＝ρa3NA。②计算晶体中微粒间距离的方法（二）四类晶体的组成和性质1、四种晶体类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属离子、自由电子阳离子、阴离子粒子间的相互作用力分子间作用力(某些含氢键)共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电性、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电物质类别及举例部分非金属单质、所有非金属氢化物、几乎所有的酸、部分非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物的晶体(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)2、金属键、金属晶体(1)金属键：__金属阳离子__与__自由电子__之间的作用。(2)本质——电子气理论该理论认为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。(3)金属晶体的物理性质及解释在金属晶体中，金属离子和自由电子以__金属键__相互作用。金属都具有优良的导电性、导热性和延展性。3、离子晶体的晶格能(1)定义气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。(2)影响因素①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。(3)与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。4、晶体类型的五种判断方法(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断①离子晶体的构成微粒是阴阳离子，微粒间的作用力是离子键。②原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。③分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用力为分子间作用力或氢键。④金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用力是金属键。（2）依据物质的分类判断①金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。④金属单质是金属晶体。（3）依据晶体的熔点判断①离子晶体的熔点较高。②原子晶体的熔点很高。③分子晶体的熔点低。④金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点相当低。（4）依据导电性判断①离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。②原子晶体一般为非导体。③分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。④金属晶体是电的良导体。（5）依据硬度和机械性能判断①离子晶体硬度较大、硬而脆。②原子晶体硬度大。③分子晶体硬度小且较脆。④金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。另外，还需注意：①常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)；②石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10－10m)短，所以熔、沸点高于金刚石；③AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，熔、沸点低(熔点190℃)；④合金的硬度比其成分金属大，熔、沸点比其成分金属低。5、晶体熔、沸点高低的比较（1）不同类型晶体熔、沸点的比较①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体。②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。（2）同种类型晶体熔、沸点的比较①原子晶体原子半径越小→键长越短→键能越大→熔、沸点越高如熔点：金刚石碳化硅硅。②离子晶体a.一般地说，离子所带的电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高，如熔点：MgONaClCsCl。b.衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。③分子晶体a.具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得高。如熔、沸点：H2OH2TeH2SeH2S。b.组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如